JP4632694B2 - Wafer level package method and structure - Google Patents
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Description
本発明は一種のウエハーレベルパッケージのための方法及び構造に係り、特に、ウエハー上或いは透光基板上にスペーサウォ−ルとシーラントを形成したウエハーレベルパッケージの方法及びその構造に関する。 The present invention relates to a method and structure for a wafer level package, and more particularly, to a method and structure for a wafer level package in which a spacer wall and a sealant are formed on a wafer or a transparent substrate.
近年、チップのマイクロ回路の製作は高集積度に向けて発展し、このため、チップパッケージにも高効率、高密度、軽量、薄型及び微小化等の工程が必要となる。チップパッケージはウエハー製造完成後に、プラスチック或いはセラミック等の材料でダイをそのなかに被包してダイを保護し、ダイが外界の水分や機械性損害を受けないようにする目的を達成するものである。チップパッケージの主要な機能には、電気エネルギー伝送(Power Distribution)、信号伝送(Signal Distribution)、熱の放出(Heat Dissipation)、及び保護と支持(Protection and Support)がある。集積回路の製造工程の発展は集積回路パッケージの技術に影響を与え、現在、電子製品には軽量薄型、高い集積度が要求されるため、集積回路工程は微細化され、チップ内のロジック回路が増加し、更にチップの入出力(I/O)ピン数が増加する。これらの要求に合わせて多くの異なるパッケージ方式、例えば、ボールグリッドアレイ(BGA)、チップスケールパッケージ(CSP)、マルチチップモジュールパッケージ(MCMパッケージ)、フリップチップパッケージ、テープキャリアパッケージ(TCP)及びウエハーレベルパッケージ(WLP)等が発生した。 In recent years, the fabrication of chip microcircuits has progressed toward higher integration, and therefore, the chip package also requires processes such as high efficiency, high density, light weight, thinness, and miniaturization. The chip package achieves the purpose of protecting the die by encapsulating the die in a material such as plastic or ceramic after the manufacture of the wafer is completed, so that the die is not subject to external moisture or mechanical damage. is there. The main functions of the chip package include electrical energy transmission (Power Distribution), signal transmission (Signal Distribution), heat dissipation (Heat Distribution), and protection and support (Protection and Support). The development of integrated circuit manufacturing processes has affected the technology of integrated circuit packages, and electronic products are currently required to be lightweight, thin, and highly integrated. Further, the number of input / output (I / O) pins of the chip increases. Many different packaging schemes to meet these requirements, such as ball grid array (BGA), chip scale package (CSP), multichip module package (MCM package), flip chip package, tape carrier package (TCP) and wafer level Package (WLP) etc. occurred.
どのような形式のパッケージ方法であっても、ほとんどのパッケージ方法はウエハーを独立したチップとしてからパッケージの工程を完成する。ウエハーレベルパッケージは半導体パッケージ方法中の一つの趨勢であり、ウエハーレベルパッケージでは全体のウエハーをパッケージ対象となし、伝統的な、パッケージが単一チップをパッケージの標的としているのとは異なり、このため樹脂充填、組立、ダイマウント、ワイヤボンディングの工程を省略でき、またリードフレーム或いは基板が不要で、このため大量に人件費を節約でき製造時間を短縮できる。伝統的なパッケージ技術の主要な工程は、スクライビング、ダイマウント、ワイヤボンディング、検査切断、検査、印字、電気めっき、検査等の工程を具えている。 Regardless of the type of packaging method, most packaging methods complete the packaging process after making the wafer an independent chip. Wafer level packaging is a trend in the semiconductor packaging process, and wafer level packaging does not target the entire wafer, which is different from traditional packages where a single chip is the target of the package. The steps of resin filling, assembly, die mounting, and wire bonding can be omitted, and a lead frame or a substrate is not necessary, so that labor costs can be saved in large quantities and manufacturing time can be shortened. The main processes of traditional packaging technology include processes such as scribing, die mounting, wire bonding, inspection cutting, inspection, printing, electroplating and inspection.
図1から3は伝統的なパッケージ技術を示す。まず、半導体ウエハー101及び透光基板113を提供し、この半導体ウエハー101は複数のダイ103を具え、更にこの複数のダイ103には半導体工程を利用して複数のマイクロ回路が形成される。続いて、図2に示されるように、半導体ウエハー101の各ダイ103をチップカッティングマシンで切断して分離し、複数の独立したダイ103を得る。その後、ダイボンディングマシンのアームでこの独立したダイ103を半導体基板105の上に置き、並びにエポキシ(図示せず)で接合する。この半導体基板105はボーダー(border)107を具え、このボーダー107は特定パターンの型版及び半導体工程技術を利用して得られる。ダイマイウント工程ではダイマウントマシンを利用し、独立した各ダイ103を半導体基板105の上に置き、このために独立したダイ103が脱落する状況が発生しやすく、このため半導体ウエハー101よりスクライビングされるダイ数が減り、このため歩留りが下がる。その後、ワイヤボンディング工程を実行し、独立した各ダイ103の回路信号を外界に伝送できるようにする。このワイヤボンディング工程では金線109を独立したダイ103にボンディングする。
Figures 1 to 3 show traditional packaging techniques. First, a
続いて、図3に示されるように、独立した各ダイ103を半導体基板105の上に接合させた後に、モールド工程を行なう。これは、ボーダー107の上にシーラント111を塗布し、並びに透光基板113で被覆し、半導体基板105の上のダイ103を被覆する強固なケースとなし、湿気の外部からの進入を防止し、並びに上下二つの基板を効果的に接合する。
Subsequently, as shown in FIG. 3, after the
このほか、シーラント工程では、TFT−LCDの製造工程において、複数のスペーサボール(図示せず)がシーラント111と混合される。シーラント111の用途は液晶パネル中の上下二層の基板を緊密に接合させ、並びにパネル中の液晶分子と外界を隔離することにあり、スペーサボールは上下二層の基板を支持する。上層の透光基板113の被覆及び圧着を行なう時、このスペーサボールが扁平状態を形成し、このスペーサボールの大きさ、形状が一定でないことから、シーラント111の幅の制御が容易でなく、また上下二層の基板に適当なギャップを維持させることができず、このため電場分布が不均一となる現象が形成され、このため液晶のグレーレベル表現に影響が生じる。且つ、シーラント111は高分子の材質であり、このため液晶と化学反応を起こしやすく、或いは、塗布時にあふれてダイ103を具えたセンサーエリア内にオーバーフローしやすい。シーラント111とセンサーエリアに大きな安全距離を具備させるために、素子の寸法を縮小しにくくなり、ウエハーから切り出せるダイ数も減り、生産率向上が難しくなる。
In addition, in the sealant process, a plurality of spacer balls (not shown) are mixed with the
前述の伝統的な、パッケージ工程或いはTFT−LCDの製造工程では有効及び正確にシーラントの位置及び幅を制御することができず、このため周知のパッケージ工程の問題を克服できる改良されたシーラント工程の提供が待たれている。 In the above-described traditional packaging process or TFT-LCD manufacturing process, the position and width of the sealant cannot be controlled effectively and accurately, and therefore an improved sealant process that can overcome the problems of the known packaging process. The offer is awaited.
本発明の目的はウエハーレベルパッケージの方法及び構造を提供することにあり、それは、半導体工程を利用してスペーサウォ−ルを形成し、且つシーラントをスペーサウォ−ルの内側側壁或いは外側側壁に置き、正確にシーラントの位置及び範囲を制御し、これにより、シーラントとセンサーエリアの距離を短縮して装置のサイズを制御し、ウエハーより形成できるダイ数を増加して生産能力を高められる方法及び構造であるものとする。 It is an object of the present invention to provide a wafer level package method and structure, which uses a semiconductor process to form a spacer wall and place a sealant on the inner or outer side wall of the spacer wall to accurately It is a method and structure that can control the position and range of the sealant, thereby reducing the distance between the sealant and the sensor area, controlling the size of the apparatus, and increasing the number of dies that can be formed from the wafer, thereby increasing the production capacity. Shall.
本発明のもう一つの目的は、ウエハーレベルパッケージの方法及び構造を提供することにあり、それは、半導体工程によりスペーサウォ−ルを形成し、正確のスペーサウォ−ルの高さを制御して有効に半導体ウエハー及び透光基板間のギャップの均一性を維持し、且つ半導体ウエハー及び透光基板の接合を実行する時に、スペーサウォ−ルによりシーラント幅の安定性を制御し歩留りを高められる方法及び構造であるものとする。 Another object of the present invention is to provide a wafer level package method and structure, in which a spacer wall is formed by a semiconductor process, and the height of the accurate spacer wall is controlled to effectively perform the semiconductor. A method and a structure capable of maintaining the uniformity of the gap between the wafer and the transparent substrate and controlling the stability of the sealant width by the spacer wall to increase the yield when performing the bonding of the semiconductor wafer and the transparent substrate. Shall.
本発明のさらにもう一つの目的は、ウエハーレベルパッケージの方法及び構造を提供することにあり、それは、半導体工程によりスペーサウォ−ルを形成し、これにより半導体ウエハー及び透光基板の接合後に、外界の湿気のセンサーエリアへの進入がダイに対して形成する損害を防止し、且つ内部に発生する熱を効果的に外部に排出できるようにする方法及び装置であるものとする。 It is yet another object of the present invention to provide a wafer level package method and structure, which forms a spacer wall by a semiconductor process, and thus, after bonding of a semiconductor wafer and a light-transmitting substrate, the external environment. It is a method and apparatus that prevents damage caused by moisture entering the sensor area from forming on the die and allows the heat generated inside to be effectively discharged to the outside.
本発明のさらにまた別の目的は、ウエハーレベルパッケージの方法及び構造を提供することにあり、それは、ウエハーと透光基板の接合後に全体のウエハーに対してスクライビングを行なうことにより、半導体工程中のダイの脱落と塵埃(Particle)のダイ上の落下の確率を減らし、その歩留りを高められるようにする方法及び装置であるものとする。 Yet another object of the present invention is to provide a method and structure for wafer level packaging, which is performed during semiconductor processing by scribing the entire wafer after bonding the wafer and the transparent substrate. A method and apparatus for reducing the probability of dropout of a die and falling of a particle on the die and increasing the yield.
請求項1の発明は、ウエハーレベルパッケージの構造において、複数のダイと、複数のスペーサウォ−ル構造と、複数のシーラントと、透光基板とを具え、
該複数のダイは相互に接近し、それぞれがセンサーエリアを具え、
該複数のスペーサウォ−ル構造は該複数のダイの上に位置し、複数の該スペーサウォール構造はそれぞれ光学メッキ膜を具備し、各センサーエリアが該複数のスペーサウォ−ル構造の間に位置し、
該複数のシーラントは該複数のダイの上に位置し、各シーラントはスペーサウォ−ル構造の側壁に隣接し、
該透光基板は複数のスペーサウォ−ル構造の上に位置し、該光学メッキ膜は該スペーサウォール構造と該透光基板の間に位置することを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項2の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、複数のスペーサウォ−ル構造の材料がシリコン酸化物とされたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項3の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、複数のスペーサウォ−ル構造の材料がシリコン窒化物とされたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項4の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、複数のスペーサウォ−ル構造の材料が高分子薄膜とされたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項5の発明は、請求項4記載のウエハーレベルパッケージの構造において、高分子薄膜がポリイミドを具えたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項6の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、透光基板の材料がガラスとされたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項7の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、シーラントの材料がエポキシ樹脂とされたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項8の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、シーラントの材料が紫外線接着剤とされたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項9の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、シーラントの材料が熱可塑性樹脂とされたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項10の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、各該シーラントが各該スペーサウォール構造中の該センサーエリアに接近する側壁に隣接することを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項11の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、各該シーラントが各該スペーサウォール構造中の該センサーエリアから離れた側壁に隣接することを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項12の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、各該ダイが少なくとも二つのスペーサウォール構造を具えたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項13の発明は、請求項12記載のウエハーレベルパッケージの構造において、該少なくとも二つのスペーサウォール構造が該ダイの対向する二辺に位置することを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項14の発明は、請求項12記載のウエハーレベルパッケージの構造において、該少なくとも二つのスペーサウォール構造が該ダイの隣接する二辺に位置することを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項15の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、各該スペーサウォール構造が複数の独立したユニット構造が配列されてなるアーム状部を具えたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項16の発明は、請求項1記載のウエハーレベルパッケージの構造において、各該スペーサウォ−ル構造が複数の連続したユニット構造が配列されてなるアーム状部を具えたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造としている。
請求項17の発明は、ウエハーレベルパッケージの方法において、
複数のダイを具えた半導体ウエハー、及び、光学メッキ膜を具えた透光基板を提供するステップ、
該透光基板の上に誘電層を堆積させるステップ、
ホトレジスト層を該誘電層の上に堆積させるステップ、
該ホトレジスト層の一部を除去して一部の誘電層を露出させるステップ、
露出した部分の誘電層を除去し、該ホトレジスト層をマスクとして複数のスペーサウォ−ル構造を透光基板の上に形成し、複数の該スペーサウォール構造は該光学メッキ膜を具備するものとし、該光学メッキ膜は該スペーサウォール構造と該透光基板の間に位置するものとするステップ、
複数のシーラントを複数のスペーサウォ−ル構造の側壁に隣接するよう形成するステップ、
半導体ウエハーで透光基板の上を被覆するステップ、
以上のステップを具えたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの方法としている。
請求項18の発明は、請求項17記載のウエハーレベルパッケージの方法において、各該ダイがセンサーエリアを包含し、各該シーラントは各該スペーサウォール構造中の該センサーエリアに接近する側壁に隣接することを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの方法としている。
請求項19の発明は、請求項17記載のウエハーレベルパッケージの方法において、各該ダイがセンサーエリアを包含し、各該シーラントは各該スペーサウォール構造中の該センサーエリアより離れた側壁に隣接することを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの方法としている。
The invention of claim 1 comprises a wafer level package structure comprising a plurality of dies, a plurality of spacer wall structures, a plurality of sealants, and a translucent substrate.
The dies are close to each other, each having a sensor area,
The plurality of spacer wall structures are positioned on the plurality of dies, the plurality of spacer wall structures each include an optical plating film, and each sensor area is positioned between the plurality of spacer wall structures,
Sealant plurality of Situated above the plurality of dies, each sealant Supesawo - adjacent to the side wall of Le structure,
The light-transmitting substrate is located on a plurality of spacer wall structures, and the optical plating film is located between the spacer wall structure and the light- transmitting substrate .
According to a second aspect of the present invention, there is provided a wafer level package structure according to the first aspect, wherein a plurality of spacer wall structure materials are made of silicon oxide.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a wafer level package structure according to the first aspect, wherein a plurality of spacer wall structure materials are made of silicon nitride.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a wafer level package structure according to the first aspect, wherein a plurality of spacer wall structure materials are polymer thin films.
The invention of claim 5 is the structure of a wafer level package according to claim 4, wherein the polymer thin film comprises polyimide.
The invention of claim 6 is the structure of a wafer level package according to claim 1, wherein the material of the transparent substrate is glass.
The invention of claim 7 is the structure of the wafer level package according to claim 1, wherein the sealant material is an epoxy resin.
The invention of claim 8 is the structure of the wafer level package according to claim 1, wherein the sealant material is an ultraviolet adhesive.
The invention of claim 9 is the structure of the wafer level package according to claim 1, wherein the sealant material is a thermoplastic resin .
The invention according to claim 10 is the structure of the wafer level package according to claim 1, wherein each sealant is adjacent to a side wall approaching the sensor area in each spacer wall structure . It has a structure.
The invention of claim 11 is the structure of the wafer level package according to claim 1, wherein each of the sealants is adjacent to a side wall away from the sensor area in each of the spacer wall structures . It has a structure.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a wafer level package structure according to the first aspect, wherein each die includes at least two spacer wall structures .
The invention of claim 13 is the structure of a wafer level package according to claim 12, wherein the at least two spacer wall structures are located on two opposite sides of the die . .
The invention of claim 14 is the structure of a wafer level package according to claim 12, wherein the at least two spacer wall structures are located on two adjacent sides of the die . .
The invention according to claim 15 is the wafer level package structure according to claim 1, wherein each spacer wall structure includes an arm-like portion in which a plurality of independent unit structures are arranged. The package structure.
A sixteenth aspect of the present invention is the wafer level package structure according to the first aspect, wherein each spacer wall structure includes an arm-like portion in which a plurality of continuous unit structures are arranged. It has a level package structure.
The invention of claim 17 provides a wafer level package method,
Providing a semiconductor wafer having a plurality of dies, and a translucent substrate having an optical plating film;
Depositing a dielectric layer on the translucent substrate;
Depositing a photoresist layer on the dielectric layer;
Removing a portion of the photoresist layer to expose a portion of the dielectric layer;
The exposed dielectric layer is removed, and a plurality of spacer wall structures are formed on the light-transmitting substrate using the photoresist layer as a mask. The plurality of spacer wall structures are provided with the optical plating film, An optical plating film is located between the spacer wall structure and the translucent substrate;
Forming a plurality of sealants adjacent to sidewalls of a plurality of spacer wall structures;
Coating a transparent substrate with a semiconductor wafer;
The wafer level package method is characterized by comprising the above steps.
18. The wafer level package method according to claim 17, wherein each die includes a sensor area, and each sealant is adjacent to a side wall approaching the sensor area in each spacer wall structure. This is a method for wafer level packaging.
19. The wafer level package method according to claim 17, wherein each of the dies includes a sensor area, and each of the sealants is adjacent to a side wall of the spacer wall structure that is remote from the sensor area. This is a method for wafer level packaging.
本発明では、スペーサウォ−ル構造を形成し、このスペーサウォ−ルの形成により、正確にシーラントの位置を制御でき、更に素子のサイズを制御でき、これによりウエハースクライビング後に得られるダイ数を増すことができる。このほか、正確にスペーサウォ−ルの高さを制御できるため、半導体ウエハー及び透光基板の間の間隙の均一性とシーラント幅の安定性を制御でき、且つ半導体ウエハーと透光基板接合後にスクライビング工程を行なうことにより、その生産能力を高めることができる。 In the present invention, a spacer wall structure is formed, and by forming the spacer wall, the position of the sealant can be accurately controlled, and further, the element size can be controlled, thereby increasing the number of dies obtained after wafer scribing. it can. In addition, since the height of the spacer wall can be accurately controlled, the uniformity of the gap between the semiconductor wafer and the translucent substrate and the stability of the sealant width can be controlled, and the scribing process is performed after joining the semiconductor wafer and the translucent substrate. The production capacity can be increased by performing the above.
本発明は一種のウエハーレベルパッケージの方法及び装置を提供する。本発明によると、まず半導体ウエハーと透光基板を提供する。そのうち、この半導体ウエハーは複数のダイを具え、且つ半導体工程により複数のマイクロ回路がこの複数のダイに形成されている。この半導体ウエハーはシリコン或いはその他の半導体材料、例えば、ガリウム砒素(GaAs)或いはインジウムリン(InP)を具え、半導体ウエハー上の複数のダイは感光効果を具えた素子を具えている。このほか、透光基板は光学メッキ膜、例えば反射防止(AR)層、インジウム錫酸化物(ITO)導電層、赤外線カット(IR cut)層、或いは紫外光カット(UV cut)層を具えたガラス或いは石英を具えている。更に透光基板の上には誘電層、例えば酸化シリコン層、窒化シリコン層、或いは高分子層が堆積され、そのうち、この高分子層はポリイミドとされうる。続いて、この誘電層の上にホトレジスト層を堆積させ、並びにこのホトレジスト層に対してリソグラフィー工程を実行して誘電層を露出させ、その後、このホトレジスト層をマスクとして、この誘電層に対してエッチング工程を実行し、最後にホトレジスト層を除去して誘電層を具えた複数のスペーサウォ−ル構造を透光基板の上に形成し、このスペーサウォ−ルの位置、サイズ及び幾何形状は半導体ウエハー上の複数のダイの位置及び幾何形状を参考とし、このスペーサウォ−ルのサイズはダイのサイズよりやや小さく、且つその幾何形状はアーム状物とし、その位置を対立する両側に位置させるか、或いは四周を囲むように矩形或いは四角形の形状とするか、或いはL形とする。上述のリソグラフィー工程中、半導体ウエハー上の複数のダイを参考パターンとして利用し、並びに自動シーリングマシンでシーラントを塗布し並びに複数のスペーサウォ−ルの外側側壁或いは内側側壁に近接させ、このシーラントはエポキシ樹脂、紫外線接着剤(UV Adhesive)或いはサーモプラスチックとし、並びに半導体ウエハー上の複数のダイを透光基板上の複数のスペーサウォ−ルにアライメントさせ、このパッケージの工程を完成する。 The present invention provides a kind of wafer level package method and apparatus. According to the present invention, first, a semiconductor wafer and a translucent substrate are provided. Among them, the semiconductor wafer has a plurality of dies, and a plurality of microcircuits are formed on the plurality of dies by a semiconductor process. The semiconductor wafer comprises silicon or other semiconductor material, such as gallium arsenide (GaAs) or indium phosphide (InP), and a plurality of dies on the semiconductor wafer comprise elements having a photosensitive effect. In addition, the light-transmitting substrate is an optical plating film, for example, a glass having an antireflection (AR) layer, an indium tin oxide (ITO) conductive layer, an infrared cut (IR cut) layer, or an ultraviolet cut (UV cut) layer. Or it has quartz. Further, a dielectric layer such as a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, or a polymer layer is deposited on the transparent substrate, and the polymer layer may be polyimide. Subsequently, a photoresist layer is deposited on the dielectric layer, and a lithography process is performed on the photoresist layer to expose the dielectric layer, and then etching is performed on the dielectric layer using the photoresist layer as a mask. A plurality of spacer wall structures having dielectric layers are formed on the light-transmitting substrate by finally removing the photoresist layer, and the position, size, and geometry of the spacer wall are defined on the semiconductor wafer. With reference to the position and geometry of multiple dies, the size of this spacer wall is slightly smaller than the size of the die, and the geometry is arm-shaped, either on opposite sides or on four sides. The shape is rectangular or quadrangular so as to surround, or L-shaped. During the above-described lithography process, a plurality of dies on a semiconductor wafer are used as a reference pattern, and a sealant is applied by an automatic sealing machine and is brought close to an outer side wall or an inner side wall of a plurality of spacer walls. UV adhesive (adhesive) or thermoplastic, and a plurality of dies on the semiconductor wafer are aligned with a plurality of spacer walls on the translucent substrate to complete the packaging process.
上述のウエハーレベルパッケージの方法及び構造によると、半導体ウエハーを基板とすることも可能で、この半導体ウエハーの上にスペーサウォ−ルとシーラントの構造を形成する。このほか、半導体ウエハー或いは透光基板の上にスペーサウォ−ル構造を形成してもよく、相互に対応する半導体ウエハー或いは透光基板の上にシーラントを形成し、並びに前述と同じパッケージ工程を実行する。 According to the method and structure of the wafer level package described above, a semiconductor wafer can be used as a substrate, and a spacer wall and a sealant structure are formed on the semiconductor wafer. In addition, a spacer wall structure may be formed on the semiconductor wafer or the light transmitting substrate, a sealant is formed on the corresponding semiconductor wafer or the light transmitting substrate, and the same packaging process as described above is performed. .
図4から図9を参照して本発明の第1実施例を説明する。まず、図4に示されるように、半導体ウエハー200と透光基板203を提供する。この半導体ウエハー200は半導体材料、例えばシリコン、インジウムリン或いはガリウム砒素を具えている。半導体ウエハー200には複数の相互に近接するダイ201が形成され、ダイ201は例えば矩形或いは四角形とされ、各ダイ201は感光効果を具えた素子、例えばCMOSイメージセンサ、LCoS、電荷結合素子(CCD)等を具え、即ち各ダイ201はセンサーエリア(図示せず)を具えている。このほか、複数のダイ201に複数のマイクロ回路(図示せず)が形成され、更に各ダイ201の一側或いは相互に対立する両側に複数のボンディングパッド201A、例えばアルミボンディングパッドが設けられて半導体ウエハー200をパッケージ工程完成並びにスクライビング工程実行後に別の基板と電気的に接続するためのボンディングポイントとされる。このボンディングパッド201Aは化学気相成長法或いは物理気相成長法で形成される。このほか、透光基板203は光学めっき膜203A、例えば良好な導電性を具えた透明インジウム錫酸化物(ITO)層或いは反射防止層、赤外線カット層、紫外光カット層を具えている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 4, a
続いて、図5に示されるように、透光基板203を提供する。この透光基板203は例えば石英或いはガラス基板とされ、該透光基板203の上には光学めっき膜203Aが形成されている。この光学めっき膜203Aの上に誘電層205が堆積され、この誘電層205の材質は酸化シリコン、窒化シリコン或いは高分子薄膜(例えばポリイミド)とされうる。この誘電層205は化学気相成長法(CVD)で形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 5, a
続いて、図6に示されるように、この誘電層205の上にホトレジスト層207を塗布し、並びに露光、現像及びエッチング等の半導体工程によりスペーサウォ−ル209構造を形成する。このスペーサウォ−ル209の形状は以下の工程により形成される。まず、露光工程を実行し、特定パターンを具えたマスク(図示せず)を使用し、パターン転写の方法でパターンをホトレジスト層207に転写する。続いて、露光済みのホトレジスト層207に対して露光後ベーク(Post Exposure Bake)の工程を実行し、スタンディングウエーブ(Standing Wave)現象の発生を軽減する。その後、露光工程を実行し、露光したホトレジスト層207を除去して一部の誘電層205を露出させる。その後、未除去のホトレジスト層207をマスクとしてウエットエッチング或いはドライエッチングの方式、例えばフッ化水素酸(Hydrofluoric Acid)のウエットエッチング方式、プラズマエッチング或いは反応性イオンエッチング(RIE)のドライエッチング方式を利用し、この露出した誘電層205とその下の光学めっき膜203Aを除去する。最後に、未除去のホトレジスト層207を剥離(strip)すると、スペーサウォ−ル209構造が透光基板203の上に形成され、これは図7に示されるとおりである。このスペーサウォ−ル209は誘電層205と光学めっき膜203Aを具え、スペーサウォ−ル209の高さはスペーサウォ−ル209の材質により決定され、一般には高度は0.1から数十マイクロメーターとされる。
Subsequently, as shown in FIG. 6, a
更にスペーサウォ−ル209の位置、幾何形状とサイズはダイ201のセンサーエリアの位置、サイズ及び幾何形状により定められる。本発明のある実施例では、スペーサウォ−ル209はアーム状の幾何形状を具えるか、或いは複数の独立或いは連続した或いは一部が連続したユニット構造が配列されてなるアーム状の幾何形状とされる。上述のアーム状のスペーサウォ−ル209はダイ201の相互に対立する両側辺に配置されてサイズがダイの辺長よりやや小さいものとされうる。また別の実施例では、スペーサウォ−ル209の幾何形状は半導体ウエハー上のダイ或いはダイ上のセンサーエリアの幾何形状と相似とされ、サイズはダイの周長よりやや小さくされて後続工程に供されるギャップを保留するものとされる。特に、説明することは、本発明のスペーサウォ−ル209の位置、幾何形状とサイズは上述の実施例に制限されるものではなく、半導体リソグラフィー工程を利用して形成されて透光基板203と後続のダイ間の固定距離を平均して支持できるもの、例えばL型等も、本発明の範囲を逸脱しない、ということである。
Further, the position, geometry and size of the
続いて、図8に示されるように、自動シーラントマシンを利用し、スペーサウォ−ル209の内側側壁或いは外側側壁に、幅が1000マイクロメーターより小さく、高さが200マイクロメーターより小さいシーラント211を形成する。このシーラント211の材質はエポキシ樹脂、紫外線接着剤(UV Adhesive)或いはサーモプラスチックとされうる。選択されるシーラント211の材料はスペーサウォ−ル209の材質により決定される。例えばスペーサウォ−ル209が高分子薄膜である時、例えばポリイミドである時は、固化(curing)速度が速く加熱不要である紫外線接着剤が使用される。スペーサウォ−ル209が酸化物及び窒化物薄膜である時は、前述のいずれの材質のシーラントでも組み合わせられる。
Subsequently, as shown in FIG. 8, using an automatic sealant machine, a
スペーサウォ−ル209の位置は各ダイ201或いはダイ上のセンサーエリアのサイズに基づき決定され、且つシーラント211のスペーサウォ−ル209の内側側壁或いは外側側壁に近接し、これによりシーラント211の位置は制御され、且つダイ201のセンサーエリアとシーラント211の距離が効果的に制御され、これによりウエハーより得られるダイ数が増し生産能力が高められる。続いて、シーラント211に対して固化工程、例えば紫外光或いは熱工程による固化工程を実行し、その後、研磨工程(grinding process)を利用して透光基板203上に位置するシーラント211を研磨する。続いて、複数のダイ201を具えた半導体ウエハー200で透光基板203の上を被覆し、且つ透光基板203上の複数のスペーサウォ−ル209にアライメントし、これにより各ダイ201をスペーサウォ−ル209の構造内に位置させる。更にシーラント211により半導体ウエハー200及び透光基板203を接合し、本発明のウエハーレベルパッケージを完成する。
The position of the
本発明では半導体工程を利用してスペーサウォ−ル209を形成するため、正確にその高さと平坦度を制御できる。ゆえに、半導体ウエハー及び透光基板の接合時に、半導体ウエハーと透光基板の間のギャップの均一性を制御できる。更に、シーラント211は半導体ウエハーと透光基板の間の高さ(或いは距離)を支持しないため、これによっても正確に高さと平坦度を制御でき、その歩留りを高められる。このほか、本発明はその樹脂幅の安定性を制御でき、並びにその歩留りを高めることができ、且つ伝統的なスペーサボール材料をこのシーラント211中に混合する必要たないため、工程数を減らすことができ、伝統的なパッケージ方法におけるシーラントのセンサーエリア内へのオーバーフローを防止できる。これによりシーラントとセンサーエリアに大きな安全距離を設ける必要がなくなり、その生産能力を高められる。
In the present invention, since the
本発明のウエハーレベルパッケージ完成後に、このスペーサウォ−ル209をスクライブライン(Scribe Line)とし、スクライブ(Scribe)工程、例えばレーザースクライビング、ウエハー切断(Wafer Saw)工程を実行する。スクライビング実行時に、全体の半導体ウエハー200に対して切断を行ない複数の独立したダイ201を獲得する。複数のダイ201中の一側或いは相互に対立する両側には複数のボンディングパッド201Aがある場合は、複数のボンディングパッド201Aを具えた一側のスクライビング方式には斜め切断方式を採用してボンディングパッド201Aを露出させ並びに外界との電気的接続の接点とする。本発明は半導体ウエハー200のパッケージ完成後に更にスクライビング工程を行なうため、製造時間を短縮でき、製造過程中にチップの落下及び塵埃のダイ201上への落下の確率を減らすことができ、製品の歩留りを高めることができる。
After the wafer level package of the present invention is completed, the
図9は本発明の図8中の半導体ウエハー200と透光基板203の接合状況を示す。
FIG. 9 shows a bonding state of the
本発明の内容は以下の第2実施例と関係する図10から図14によっても提示される。まず、図10に示されるように、半導体ウエハー300と透光基板303を提供する。この半導体ウエハー300は半導体材料、例えばシリコン、インジウムリン或いはガリウム砒素を具えている。半導体ウエハー300には複数の相互に近接するダイ301が形成され、ダイ301は例えば矩形或いは四角形とされ、各ダイ301は感光効果を具えた素子、例えばCMOSイメージセンサ、LCoS、電荷結合素子(CCD)等を具え、即ち各ダイ301はセンサーエリア(図示せず)を具えている。このほか、複数のダイ301に複数のマイクロ回路(図示せず)が形成され、更に各ダイ301の一側或いは相互に対立する両側に複数のボンディングパッド301A、例えばアルミボンディングパッドが設けられて半導体ウエハー300をパッケージ工程完成並びにスクライビング工程実行後に別の基板と電気的に接続するためのボンディングポイントとされる。このボンディングパッド301Aは化学気相成長法或いは物理気相成長法で形成される。このほか、透光基板303は光学めっき膜303A、例えば良好な導電性を具えた透明インジウム錫酸化物(ITO)層或いは反射防止層、赤外線カット層、紫外光カット層を具えている。
The content of the present invention is also presented by FIGS. 10 to 14 relating to the following second embodiment. First, as shown in FIG. 10, a
続いて、図11に示されるように、半導体ウエハー300の上に誘電層305が堆積され、この半導体ウエハー300は複数のダイ301を具え、この誘電層305の材質は酸化シリコン、窒化シリコン或いは高分子薄膜(例えばポリイミド)とされうる。この誘電層305の上にホトレジスト層307が塗布され、この誘電層305とホトレジスト層307は化学気相成長法で形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 11, a
誘電層305の上にホトレジスト層307を堆積させた後に、続いて、図12に示されるように、露光、現像及びエッチング等の半導体工程によりスペーサウォ−ル309構造を各ダイ301の表面の相互に対立する両側に形成する。このスペーサウォ−ル309の形成は以下のステップによる。先ず、リソグラフィー工程を実行し、特定パターンを具えたマスク(図示せず)を使用し、パターン転写の方法でパターンをホトレジスト層307に転写する。続いて、露光済みのホトレジスト層307に対して露光後ベーク(Post Exposure Bake)の工程を実行し、スタンディングウエーブ(Standing Wave)現象の発生を軽減する。その後、露光したホトレジスト層307を除去して一部の誘電層305を露出させる。その後、未除去のホトレジスト層307をマスクとしてウエットエッチング或いはドライエッチングの方式、例えばフッ化水素酸(Hydrofluoric Acid)のウエットエッチング方式、プラズマエッチング或いは反応性イオンエッチング(RIE)のドライエッチング方式を利用し、この露出した誘電層305を除去する。最後に、未除去のホトレジスト層307を剥離(strip)すると、スペーサウォ−ル309構造が半導体ウエハー300の各ダイ301の表面上の、例えば相互に対立する両辺に形成され、このスペーサウォ−ル309は、誘電層305を具え、スペーサウォ−ル309の高さはスペーサウォ−ル309の材質により決定され、一般には高度は0.1から数十マイクロメーターとされる。
After the
更にスペーサウォ−ル309の位置、幾何形状とサイズはダイ301のセンサーエリアの位置、サイズ及び幾何形状により定められる。更に、スペーサウォ−ル309の位置、幾何形状とサイズはダイ301のサイズ及び幾何形状により定められる。本発明のある実施例では、スペーサウォ−ル309はアーム状の幾何形状を具えるか、或いは複数の独立或いは連続した或いは一部が連続したユニット構造が配列されてなるアーム状の幾何形状とされる。上述のアーム状のスペーサウォ−ル309はダイ301の相互に対立する両側辺に配置されてサイズがダイの辺長よりやや小さいものとされうる。また別の実施例では、スペーサウォ−ル309の幾何形状は半導体ウエハー上のダイ或いはダイ上のセンサーエリアの幾何形状と相似とされ、サイズはダイの周長よりやや小さくされて後続工程に供されるギャップを保留するものとされる。特に、説明することは、本発明のスペーサウォ−ル309の位置、幾何形状とサイズは上述の実施例に制限されるものではなく、半導体リソグラフィー工程を利用して形成されて透光基板303と後続のダイ間の固定距離を平均して支持できるもの、例えばL型等も、本発明の範囲を逸脱しない、ということである。
Further, the position, geometry and size of the
続いて、図13に示されるように、自動シーラントマシンを利用し、スペーサウォ−ル309の内側側壁或いは外側側壁に、幅が1000マイクロメーターより小さく、高さが200マイクロメーターより小さいシーラント311を形成する。このシーラント311の材質はエポキシ樹脂、紫外線接着剤(UV Adhesive)或いはサーモプラスチックとされうる。選択されるシーラント311の材料はスペーサウォ−ル309の材質により決定される。例えばスペーサウォ−ル309が高分子薄膜である時、例えばポリイミドである時は、固化(curing)速度が速く加熱不要である紫外線接着剤が使用される。スペーサウォ−ル309が酸化物及び窒化物薄膜である時は、前述のいずれの材質のシーラントでも組み合わせられる。
Subsequently, as shown in FIG. 13, by using an automatic sealant machine, a
スペーサウォ−ル309の位置は各ダイ301或いはダイのサイズに基づき決定され、且つシーラント311はスペーサウォ−ル309の内側側壁或いは外側側壁に近接し、これによりシーラント311の位置は制御され、且つダイ301のセンサーエリアとシーラント311の距離が効果的に制御され、これによりウエハーより得られるダイ数が増し生産能力が高められる。続いて、シーラント311に対して固化工程、例えば紫外光或いは熱工程による固化工程を実行し、その後、研磨工程(grinding process)を利用して半導体ウエハー300上に位置するシーラント211を研磨する。続いて、光学めっき膜303Aを具えた透光基板303、例えばガラス或いは石英基板で半導体ウエハー300の上を被覆し、並びに半導体ウエハー300上の複数のスペーサウォ−ル309にアライメントし、各ダイ201をいずれもスペーサウォ−ル309の構造内に位置させる。更にシーラント311により半導体ウエハー300及び透光基板303を接合し、本発明のウエハーレベルパッケージを完成する。
The position of the
本発明では半導体工程を利用してスペーサウォ−ル309を形成するため、正確にその高さと平坦度を制御できる。ゆえに、半導体ウエハー及び透光基板の接合時に、半導体ウエハーと透光基板の間のギャップの均一性を制御し、並びに更にその樹脂幅の安定性を制御でき、その製品の歩留りを高めることができる。このほか、且つ伝統的なスペーサボール材料をこのシーラント311中に混合する必要がないため、工程数を減らすことができ、伝統的なパッケージ方法におけるシーラントのセンサーエリア内へのオーバーフローを防止できる。これによりシーラントとセンサーエリアに大きな安全距離を設ける必要がなくなり、その生産能力を高められる。
In the present invention, since the
本発明のウエハーレベルパッケージ完成後に、このスペーサウォ−ル309をスクライブライン(Scribe Line)とし、スクライブ(Scribe)工程、例えばレーザースクライビング、ウエハー切断(Wafer Saw)工程を実行する。スクライビング実行時に、全体の半導体ウエハー300に対して切断を行ない複数の独立したダイ301を獲得する。複数のダイ301中の一側或いは相互に対立する両側には複数のボンディングパッド301Aがある場合は、複数のボンディングパッド301Aを具えた一側のスクライビング方式には斜め切断方式を採用してボンディングパッド301Aを露出させ並びに外界との電気的接続の接点とする。本発明は半導体ウエハー300のパッケージ完成後に更にスクライビング工程を行なうため、製造時間を短縮でき、製造過程中にチップの落下及び塵埃のダイ301上への落下の確率を減らすことができ、製品の歩留りを高める。
After the wafer level package of the present invention is completed, the
図14は本発明の図13中の半導体ウエハー300と透光基板303の接合状況を示す。
FIG. 14 shows a bonding state of the
以上の第1及び第2実施例の説明により、本発明はまたその他の実施方式を有することが分かり、例えばそのスペーサウォ−ル構造は半導体ウエハーと透光基板にそれぞれ形成可能で、そのシーラントもまたその対応するもう一つの半導体ウエハー或いは透光基板に塗布可能であり、その後、スクライビング工程を実行してパッケージ完成した独立したチップを獲得できる。 From the above description of the first and second embodiments, it can be seen that the present invention also has other embodiments. For example, the spacer wall structure can be formed on the semiconductor wafer and the light-transmitting substrate, respectively, and the sealant can also be formed. It can be applied to another corresponding semiconductor wafer or translucent substrate, and then a scribing process can be performed to obtain an independent chip having a completed package.
101 半導体ウエハー
103 ダイ
105 半導体基板
107 ボーダー
109 金線
111 シーラント
113 透光基板
200 半導体ウエハー
201 ダイ
201A ボンディングパッド
203 透光基板
203A 光学めっき膜
205 誘電層
207 ホトレジスト層
209 スペーサウォ−ル
211 シーラント
300 半導体ウエハー
301A ボンディングパッド
303 透光基板
305 誘電層
307 ホトレジスト層
309 スペーサウォ−ル
311 シーラント
101
Claims (17)
該複数のダイは相互に接近し、それぞれがセンサーエリアを具え、
該複数のスペーサウォ−ル構造は該複数のダイの上に位置し、不連続に配置され、複数の該スペーサウォール構造はそれぞれ光学メッキ膜を具備し、各センサーエリアが該複数のスペーサウォ−ル構造の間に位置し、
該複数のシーラントは該複数のダイの上に位置し、各シーラントはスペーサウォ−ル構造の側壁に隣接し、
該透光基板は複数のスペーサウォ−ル構造の上に位置し、該光学メッキ膜は該スペーサウォール構造と該透光基板の間に位置することを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの構造。 A wafer level package structure comprising a plurality of dies, a plurality of spacer wall structures, a plurality of sealants, and a translucent substrate,
The dies are close to each other, each having a sensor area,
The plurality of spacer wall structures are located on the plurality of dies and are discontinuously arranged. Each of the plurality of spacer wall structures includes an optical plating film, and each sensor area has the plurality of spacer wall structures. Located between
The plurality of sealants are located on the plurality of dies, each sealant adjacent to a sidewall of the spacer wall structure;
A structure of a wafer level package, wherein the translucent substrate is located on a plurality of spacer wall structures, and the optical plating film is located between the spacer wall structure and the translucent substrate.
複数のダイを具えた半導体ウエハー、及び、光学メッキ膜を具えた透光基板を提供するステップ、
該透光基板の上に誘電層を堆積させるステップ、
ホトレジスト層を該誘電層の上に堆積させるステップ、
該ホトレジスト層の一部を除去して一部の誘電層を露出させるステップ、
露出した部分の誘電層及びその下の光学メッキ膜を除去し、該ホトレジスト層をマスクとして複数のスペーサウォ−ル構造を透光基板の上に形成し、複数の該スペーサウォール構造は不連続に配置され、該光学メッキ膜を具備するものとし、該光学メッキ膜は該スペーサウォール構造と該透光基板の間に位置するものとするステップ、
複数のシーラントを複数のスペーサウォ−ル構造の側壁に隣接するよう形成するステップ、
半導体ウエハーで透光基板の上を被覆するステップ、
以上のステップを具えたことを特徴とする、ウエハーレベルパッケージの方法。 In the method of wafer level packaging,
Providing a semiconductor wafer having a plurality of dies, and a translucent substrate having an optical plating film;
Depositing a dielectric layer on the translucent substrate;
Depositing a photoresist layer on the dielectric layer;
Removing a portion of the photoresist layer to expose a portion of the dielectric layer;
The exposed dielectric layer and the underlying optical plating film are removed, and a plurality of spacer wall structures are formed on the light-transmitting substrate using the photoresist layer as a mask. The plurality of spacer wall structures are discontinuously arranged. And comprising the optical plating film, the optical plating film being located between the spacer wall structure and the translucent substrate,
Forming a plurality of sealants adjacent to sidewalls of a plurality of spacer wall structures;
Coating a transparent substrate with a semiconductor wafer;
A wafer level package method comprising the above steps.
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